JP2008042479A - Piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板、電子部品、及び圧電振動子の順で配置された圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric device in which a substrate, an electronic component, and a piezoelectric vibrator are arranged in this order.
HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピュータ、あるいはICカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、圧電デバイスが広く使用されている。
図7は、従来の圧電デバイス1の側面図であり、一部を切り欠いて内部構造を示した図である(例えば、特許文献1参照)。
Piezoelectric devices are widely used in small information devices such as HDDs (hard disk drives), mobile computers, and IC cards, and mobile communication devices such as mobile phones, car phones, and paging systems.
FIG. 7 is a side view of a conventional
この図に示されるように、圧電デバイス1は、下から順に、基板2、電子部品3、及び圧電振動子4で構成されている。
すなわち、基板2の上面には支持部材7が設けられており、この支持部材7の上に圧電振動子4を搭載して、圧電振動子4と基板2との間に空間Sを形成し、この空間S内に電子部品3を配置するようにしている。
As shown in this figure, the
That is, a support member 7 is provided on the upper surface of the
また、基板2は、その上面に、電子部品3と電気的に接続された複数のパッド部6を有している。パッド部6は、基板2上の配線パターン(図示せず)を介して、実装端子5と電気的に接続されている。また、パッド部6は、支持部材7に設けられた導電部8を介して、圧電振動子4と電気的に接続されている。
このように、圧電デバイス1は、基板2と電子部品3と圧電振動子4とを高さ方向に並べることで、電子部品3と圧電振動子4とを横並びに配置する場合と比べて、実装面積を小さくしている。
In addition, the
As described above, the
ところで、近年、電子機器などの小型化が急速に進んでおり、その電子機器に用いられる圧電デバイスについても、さらなる小型化が要求されている。
しかし、図7に示すような圧電デバイス1では、支持部材7で圧電振動子4を支持する構成となっているため、支持部材7の幅Wの分だけ、圧電デバイス1の長さLを長くせざるを得ない。
また、実装端子5は、実装基板上に圧電デバイス1を水平に載置するため、四隅に設けられているが、基板2の上面の四隅には支持部材7が設けられている。このため、実装端子5と基板2の上面のパッド部6とを電気的に接続するための配線パターン(図示せず)の距離が長くなって、浮遊容量等が大きくなって特性に悪影響を及ぼす恐れがある。
By the way, in recent years, downsizing of electronic devices and the like is rapidly progressing, and further downsizing of piezoelectric devices used in the electronic devices is required.
However, since the
The
本発明は、小型化され、かつ、優れた特性を有する圧電デバイスを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric device that is downsized and has excellent characteristics.
上述の目的は、第1の発明によれば、基板と、前記基板の上面に配置された電子部品と、前記電子部品の上側に配置された圧電振動子とを備えた圧電デバイスであって、前記圧電振動子は、前記基板に接合された複数の支持部材により支持されており、前記複数の支持部材のうち少なくとも一部は、前記基板の四隅以外の位置であって、前記基板の上面に並んだ二つのパッド部の間に設けられている圧電デバイスにより達成される。 According to the first invention, the above-mentioned object is a piezoelectric device comprising a substrate, an electronic component disposed on the upper surface of the substrate, and a piezoelectric vibrator disposed above the electronic component, The piezoelectric vibrator is supported by a plurality of support members bonded to the substrate, and at least a part of the plurality of support members is located at a position other than the four corners of the substrate, and is on the upper surface of the substrate. This is achieved by a piezoelectric device provided between two pad portions arranged side by side.
第1の発明の構成によれば、圧電振動子を支持するための複数の支持部材のうち少なくとも一部は、基板の四隅以外の位置において、基板の上面に並んだ二つのパッド部の間に設けられている。したがって、並んだパッド部とパッド部の間のスペースを有効活用して省スペース化に貢献できる。
また、支持部材は、基板の四隅以外に配置されているので、パッド部を基板の角部に配置することができる。このため、基板の上面側角部のパッド部と実装面側角部の実装端子とを、例えばビアホールを利用するなどして配線を短くし、浮遊容量などの特性に悪影響を及ぼす要因を抑制できる。
かくして、第1の発明によれば、小型化され、かつ、優れた特性を有する圧電デバイスを提供することができる。
According to the configuration of the first invention, at least a part of the plurality of support members for supporting the piezoelectric vibrator is between the two pad portions arranged on the upper surface of the substrate at a position other than the four corners of the substrate. Is provided. Therefore, the space between the pad portions arranged side by side can be effectively used to contribute to space saving.
Moreover, since the supporting member is arrange | positioned other than the four corners of a board | substrate, a pad part can be arrange | positioned at the corner | angular part of a board | substrate. For this reason, it is possible to shorten the wiring between the pad portion at the upper side corner of the substrate and the mounting terminal at the mounting side corner by using a via hole, for example, and to suppress factors that adversely affect characteristics such as stray capacitance. .
Thus, according to the first invention, it is possible to provide a piezoelectric device that is miniaturized and has excellent characteristics.
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記電子部品は、少なくとも前記圧電振動子を発振させる回路構造を有する半導体素子であって、前記基板の角部には、前記半導体素子の入出力用端子と電気的に接続された入出力用パッド部が設けられていることを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、基板の角部には、半導体素子の入出力用端子と電気的に接続された入出力用パッド部が設けられている。すなわち、第1の発明により、支持部材は基板の四隅に配置されなくなったため、この第2の発明のように、入出力用パッド部を角部に置くことができる。そして、この入出力用パッド部は特に浮遊容量が発生し易い部分であるが、第1の発明と同様にして、浮遊容量の問題を有効に解決できる。
According to a second invention, in the configuration of the first invention, the electronic component is a semiconductor element having a circuit structure for oscillating at least the piezoelectric vibrator, and the corner of the substrate is inserted with the semiconductor element. An input / output pad portion electrically connected to the output terminal is provided.
According to the configuration of the second invention, the corner portion of the substrate is provided with the input / output pad portion that is electrically connected to the input / output terminal of the semiconductor element. That is, according to the first invention, the support members are no longer arranged at the four corners of the substrate, so that the input / output pad portions can be placed at the corner portions as in the second invention. The input / output pad portion is a portion where stray capacitance is particularly likely to occur. However, as with the first invention, the problem of stray capacitance can be effectively solved.
第3の発明は、第1または第2の発明の構成において、前記複数の支持部材のうち一対の支持部材は、前記圧電振動子の外部端子部の位置に合わせて配置されていることを特徴とする。
第3の発明の構成によれば、一対の支持部材が、圧電振動子の外部端子部の位置に合わせて配置されている。したがって、圧電振動子を支持部材に接続すれば、外部端子部と電子部品とを、支持部材に設けられた導電部を介して電気的に接続できる。また、外部端子部と電子部品とを電気的に接続するための配線を短くして、浮遊容量などの問題を軽減できる。
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the pair of support members among the plurality of support members is arranged in accordance with a position of the external terminal portion of the piezoelectric vibrator. And
According to the configuration of the third invention, the pair of support members are arranged in accordance with the position of the external terminal portion of the piezoelectric vibrator. Therefore, if the piezoelectric vibrator is connected to the support member, the external terminal portion and the electronic component can be electrically connected via the conductive portion provided on the support member. In addition, the wiring for electrically connecting the external terminal portion and the electronic component can be shortened to reduce problems such as stray capacitance.
第4の発明は、第1ないし第3の発明のいずれかの構成において、前記支持部材は非導電性の部材で形成されていることを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、支持部材は非導電性の部材で形成されている。このため、例えば、電子部品と基板上のパッド部とをワイヤボンディングする場合、ワイヤが支持部材に接触しても、短絡することがない。特に、基板と圧電振動子との間を樹脂モールドするために溶融樹脂を充填する際、樹脂に押されたワイヤが支持部材に接触し易い状況にあるが、このような状況であったとしても、ワイヤと支持部材との接触による短絡を防止できる。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the support member is formed of a non-conductive member.
According to the structure of 4th invention, the supporting member is formed with the nonelectroconductive member. For this reason, for example, when wire bonding is performed between the electronic component and the pad portion on the substrate, there is no short circuit even if the wire contacts the support member. In particular, when a molten resin is filled to mold the resin between the substrate and the piezoelectric vibrator, the wire pressed by the resin is likely to come into contact with the support member. Short circuit due to contact between the wire and the support member can be prevented.
図1ないし図4は、本発明の実施形態に係る圧電デバイスの例として圧電発振器10を示しており、図1は圧電発振器10の概略平面図、図2は図1のA−A線概略切断断面図、図3は圧電発振器10の概略底面図、図4は圧電振動子を透過して見た概略平面図である。
なお、理解の便宜のため、図2および図4では、後述する樹脂50の内側を透過して図示し、また、図2では、全てのボンディング用ワイヤを図示していない。
1 to 4 show a
For convenience of understanding, FIGS. 2 and 4 show the inside of a resin 50 to be described later in a transparent manner, and FIG. 2 does not show all the bonding wires.
これらの図において、圧電発振器10は、基板20と、基板20の上面20aに配置された電子部品40と、電子部品40の上側に配置された圧電振動子30とを備えている。
圧電振動子30は、図1および図2に示すように、内部空間S1が形成された矩形状のパッケージ38を有する表面実装型の振動子である。
In these drawings, the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
具体的には、パッケージ38は、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板38a,38bを積層した後、焼結して形成されている。
そして、パッケージ38の内部空間S1に露出した内側底面には、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した電極部31が設けられている。
電極部31は、図1に示すように、圧電振動子30の幅方向の両端に一対設けられており、それぞれが、パッケージ38の外側底面に設けられた外部端子部35と電気的に接続されている。なお、外部端子部35も、図示されていないが、圧電振動子30の幅方向の両端に一対設けられている。
Specifically, the
In addition, on the inner bottom surface exposed to the internal space S1 of the
As shown in FIG. 1, a pair of
また、電極部31の上面には、導電性接着剤37が用いられて、圧電振動片36が接合固定されている。
圧電振動片36は、例えば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。ここでは、小型にするため、水晶ウエハを定められた方向にカットしたATカット振動片が用いられているが、本実施形態はこれに限られず、例えば所謂音叉型振動片であってもよい。
In addition, a piezoelectric
The piezoelectric
また、図2に示すように、パッケージ38の開放された端面には、ロウ材33を用いて蓋体34が接合され、内部空間S1が密封されている。
蓋体34は、外部からレーザ光を圧電振動片36の金属被覆部(図示せず)に照射して、質量削減方式により周波数調整を行うために、光を透過する材料、特に、薄板ガラスにより形成されたり、或いは、アース接地するために金属製で形成されたりしている。
Further, as shown in FIG. 2, a
The
電子部品40は、本実施形態の場合、少なくとも圧電振動子30を発振させる回路構造を有する半導体素子であり、好ましくは、圧電振動子30の特性に応じた温度補償用のデータが書き込まれるようになっている。
具体的には、電子部品40は、平板状の基板20の上面20aに接合固定されている。また、電子部品40は、水平方向について、圧電振動子30の外形よりも小さな外形を有する矩形状であって、平面視において圧電振動子30の内側に重なるように配置されている。
In the case of this embodiment, the
Specifically, the
そして、電子部品40は、図4に示すように、主面の片側の面(図2の上面)にのみ複数の端子部41,42,43,44が設けられている。
なお、電子部品40の端子部の数や種類は、半導体素子の種類により図4に示すよりも多い場合も少ない場合もあるのは勿論であるが、本実施形態の場合、実装端子部62(図2及び図3参照)と接続された発振回路の入出力用端子41、圧電振動子30と電気的に接続されたゲート/ドレイン(G/D)端子44、電子部品40にデータを書き込むための制御端子42、グランド端子43からなっている。
As shown in FIG. 4, the
Of course, the number and types of terminal portions of the
そして、電子部品40のこれらの端子部41,42,43,44は、基板20上のパッド部55,56,57,58とワイヤボンディングにより電気的に接続されている。
すなわち、これら複数の端子部41,42,43,44と、後述する基板20上のワイヤボンディングすべき所定のパッド部55,56,57,58とは、出来るだけ近傍に配置されており、本実施形態の前記端子部は、電子部品40の幅方向の両端に、一列ずつ並んで配置されている。
The
That is, the plurality of
基板20は、電子部品40と圧電振動子30とを縦方向に重ねて並べて、これらを電気的に接続するために介在する部材であり、基材がセラミックやポリイミド等の絶縁性部材で形成された平板状のリジット基板やフレキシブル基板を用いることができる。本実施形態の基板20は、水平方向の外形が圧電振動子30の水平方向の外形と略同じとなるように形成されている。
The
この基板20の上面20aには、図4に示すように、印刷、蒸着、メッキ等で、複数のパッド部55,56,57,58が設けられている。
パッド部55,56,57,58は、圧電振動子30と電子部品40の導通や、電子部品40と実装面の各端子の導通を図るための電極である。すなわち、図3及び図4に示すように、パッド部55は、電子部品40の入出力用端子41とワイヤボンディングされた入出力用パッド部であり、基板20の下面(実装面)20bに設けられた実装端子62と導通されている。パッド部56は、電子部品40の制御端子42とワイヤボンディングされた制御用パッド部であり、基板20の下面(実装面)20bに設けられた制御用端子65と導通されている。パッド部57は、電子部品40のグランド端子43とワイヤボンディングされ、基板20の下面(実装面)20bに設けられた端子63と導通されて、アース接地される。パッド部58は、電子部品40のゲート/ドレイン(G/D)端子44とワイヤボンディングされ、配線パターン59および後述する支持部材60のビアホール61(図2参照)内の導電部を介して、圧電振動子30と導通されている。
As shown in FIG. 4, a plurality of
The
また、この基板20の上面20aには、複数の支持部材60,・・・が接合されており、図2に示すように、複数の支持部材60,・・・で圧電振動子30を支持して、圧電振動子30を位置決めすると共に、圧電振動子30と基板20との間に、電子部品40やワイヤ等の各部品を収容する空間S2を形成している。
そして、この圧電振動子30と基板20との間の空間S2は、樹脂モールドされて、圧電振動子30が確実に固定されると共に、電子部品40やボンディングワイヤ等の各部品が保護されている。すなわち、金型を用いて空間S2にエポキシ樹脂などの絶縁部材を射出し、或いは、スクリーン印刷により樹脂を充填している。
Further, a plurality of
The space S2 between the
ここで、この圧電振動子30を支持する複数の支持部材60,・・・のうち少なくとも一部60a,60bは、基板20の四隅以外の位置であって、基板20の上面20aに並べられたパッド部55とパッド部56との間に設けられている。
具体的には、例えば、図4の下側の支持部材60について説明すれば、列設された複数のパッド部55,56,57のうち、一部のパッド部(以下、「制御用パッド部」という)56を入出力用パッド部55と反対側にあるパッド部57側に寄せて、制御用パッド部56と入出力用パッド部55との間に所定の間隔L1を空けている。そして、この所定の間隔L1の中であって、パッド部55,56,57,58と端子部41,42,43,44とをそれぞれを結ぶ領域(すなわち、ワイヤボンディングされる領域)を避けるようにして、支持部材60bが配置されている。
Here, at least some of the plurality of
Specifically, for example, the
また、制御用パッド部56と入出力用パッド部55との間隔L1は、支持部材60bが長く形成できるように、十分な間隔を有するようになっている。すなわち、支持部材60bは圧電振動子30を支持するための部材であるが、四隅に配置されていない分、出来るだけ面積を確保することが好ましい。但し、支持部材60bは、パッド部55,56の幅W1よりも大きな幅を有すると、圧電デバイス全体が大きくなってしまうため、パッド部55,56と略同じ幅を有するように細長く形成されている。
Further, the interval L1 between the
そして、このように支持部材60bを基板20の角部に配置せず、入出力用パッド部55と制御用パッド部56との間に配置したことで、入出力用パッド部55を基板20の角部に配置することができ、実装端子62の直ぐ上に入出力用パッド部55を配置することができる。
なお、図4の上側の支持部材60aについても、下側の支持部材60bと略同じ構成になっているので説明は省略する。
The support member 60b is not disposed at the corner portion of the
Note that the
また、本実施形態の場合、複数の支持部材60,・・のうち、一対の支持部材60c,60dは、図2に示すように、圧電振動子30の一対の外部端子部35の位置に合わせて配置されている。そして、この一対の支持部材60c,60dは、ビアホール61内に導電部を有し、この導電部と圧電振動子35側の端面に形成された金属膜部67とが接続されている。これにより、圧電振動子30を支持部材60に載置すれば、外部端子部35と端面に形成された金属膜部67とを対向して接続することができる。
In the case of this embodiment, among the plurality of
また、これら複数の支持部材60,・・・は、柱状であって、非導電性の部材で形成されている。
図5は、支持部材60を形成するための製造工程を説明した図である。
すなわち、図5(a)に示すように、枠部71と、この枠部71の内側に向かって、所定の間隔をおいて突出する突起部72とを備えたセラミック製の枠状部材70をまず用意する。このとき、平板状のセラミック製の基板74も用意しておく。
The plurality of
FIG. 5 is a diagram illustrating a manufacturing process for forming the
That is, as shown in FIG. 5 (a), a ceramic frame-
なお、この基板74及び枠状部材70は、一度に複数の基板20及び支持部材60を形成することができる寸法を有しており、枠状部材70の突起部72が、後述する切断の工程を経て支持部材60(図2、図4参照)となり、上述した支持部材60と同じ高さ及び位置関係を有している。また、基板74が、後述する切断の工程を経て基板20(図2、図4参照)となる。
The
そして、この枠状部材70を基板74の上面に重ねて焼成して、枠状部材70と基板74とを接合する。
次いで、図5(b)に示すように、枠部71より僅かに内側であって、枠部71と突起部72とが分離するようにして、基板74および枠状部材70の点線で示す部分を切断し、基板20に支持部材60が接合された状態を形成する。
Then, the frame-shaped
Next, as shown in FIG. 5 (b), the portion shown by the dotted lines of the
本発明の実施形態は以上のように構成されており、圧電振動子30を支持するための複数の支持部材60のうち少なくとも一部60a,60bは、基板20の四隅以外の位置において、基板20の上面20aに並んだ二つのパッド部55,56の間に設けられている。したがって、並んだパッド部55とパッド部56の間のスペースを有効活用して省スペース化を図ることができる。すなわち、図4に示すように、電子部品40を四角形の基板20の一辺側に寄せて配置することができるようになり、圧電発振器10全体を小型化できる。
また、支持部材60は、基板20の四隅以外に配置されているので、パッド部55を基板20の角部に配置することができる。このため、例えば、上面側の角部のパッド部55と実装面側の角部の実装端子62とを電気的に接続するための配線を短くして、浮遊容量などの特性に悪影響を及ぼす要因を排除できる。
The embodiment of the present invention is configured as described above, and at least some of the plurality of
Further, since the
なお、本発明は、上述した実施形態の変形例に係る概略縦断面図である図6に示すように、支持部材60に金属ボールを用いて、電子部品40と外部端子部35との導通を図るようにしてもよい。また、支持部材60に非導電性の部材を用い、ボンディング用のワイヤが支持部材60に接触したときに、短絡するのを防止するようにしても良い。特に、基板20と圧電振動子30との間に溶融樹脂を充填して樹脂モールドをする際、樹脂に押されたワイヤが支持部材60に接触し易い状況になるため、支持部材60を非導電性の部材にする効果は大きい。
In addition, as shown in FIG. 6 which is a schematic longitudinal cross-sectional view concerning the modification of embodiment mentioned above, this invention uses the metal ball for the supporting
本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態や各変形例の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
例えば、複数の支持部材60のうち、図4に示す支持部材60a,60bを非導電性の部材にし、一対の外部端子部35の位置に合わせた一対の支持部材60c,60dのみを、図6に示すような金属ボールにしてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. Each configuration of the embodiment and each modified example can be appropriately combined or omitted, and can be combined with other configurations not shown.
For example, among the plurality of
10・・・圧電デバイス(圧電発振器)、20・・・基板、30・・・圧電振動子、40・・・電子部品(半導体素子)、41,42,43,44・・・端子部、55,56,57,58・・・パッド部、60,60a,60b,60c,60d・・・支持部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記圧電振動子は、前記基板に接合された複数の支持部材により支持されており、
前記複数の支持部材のうち少なくとも一部は、前記基板の四隅以外の位置であって、前記基板の上面に並んだ二つのパッド部の間に設けられている
ことを特徴とする圧電デバイス。 A piezoelectric device comprising a substrate, an electronic component disposed on the upper surface of the substrate, and a piezoelectric vibrator disposed on the upper side of the electronic component,
The piezoelectric vibrator is supported by a plurality of support members bonded to the substrate,
At least a part of the plurality of support members is provided at a position other than the four corners of the substrate between two pad portions arranged on the upper surface of the substrate.
前記基板の角部には、前記半導体素子の入出力用端子と電気的に接続された入出力用パッド部が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。 The electronic component is a semiconductor element having a circuit structure for oscillating at least the piezoelectric vibrator,
2. The piezoelectric device according to claim 1, wherein an input / output pad portion electrically connected to an input / output terminal of the semiconductor element is provided at a corner portion of the substrate.
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